Différences entre les mécanismes de consensus PoW et PoS
Pour sécuriser leurs réseaux, les principales cryptomonnaies ont adopté la Preuve de travail (PoW) et la Preuve d'enjeu (PoS) comme mécanismes de consensus les plus courants. Sur Bitcoin, la PoW est utilisée pour valider les transactions et sécuriser la blockchain. Ce mécanisme empêche la double dépense et est assuré par des mineurs qui utilisent de la puissance de calcul pour rivaliser afin d'obtenir le droit de confirmer de nouveaux blocs et mettre à jour la blockchain.
En revanche, la PoS est l'alternative la plus répandue à la PoW et fonctionne différemment. La PoS vise à corriger certaines limites de la PoW, notamment la scalabilité et la consommation énergétique. Dans ce mécanisme, les participants sont appelés validateurs et n'ont pas besoin de matériel puissant pour tenter de valider un bloc. Ils doivent plutôt staker (verrouiller) la cryptomonnaie native de la blockchain. Plus de pièces sont stakées, plus la probabilité d'être choisi comme validateur augmente. Le réseau sélectionne ensuite un gagnant en fonction du montant mis en jeu, qui recevra une part des frais de transaction du bloc qu'il a validé.
Notions de base
Différents mécanismes de consensus sont adoptés par les réseaux blockchain pour garantir la validité des transactions. La PoW, le mécanisme le plus ancien créé par Satoshi Nakamoto, est considérée par beaucoup comme une option sûre. La PoS a été créée plus tard mais est désormais couramment utilisée dans la plupart des projets d'altcoins.
La Preuve de travail n'est pas uniquement utilisée par Bitcoin : elle a aussi été adoptée par d'autres grandes cryptomonnaies comme Ethereum (ETH) et Litecoin (LTC). La Preuve d'enjeu, quant à elle, est utilisée par Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) et plusieurs autres altcoins. Il est utile de noter qu'Ethereum est passé de la PoW à la PoS en 2022.
Qu'est-ce que la Preuve de travail et comment fonctionne-t-elle ?
La PoW est un algorithme de consensus largement utilisé qui empêche la double dépense dans diverses cryptomonnaies, y compris Bitcoin. Satoshi Nakamoto a introduit la PoW en 2008 dans le whitepaper de Bitcoin. Son objectif est d'atteindre un consensus distribué sur le réseau blockchain, permettant des transactions peer-to-peer sans intermédiaires.
Pour vérifier les transactions sur un réseau PoW, des participants appelés mineurs mobilisent d'importantes ressources pour garantir la sécurité et la validité du réseau. Ces mineurs créent et valident des blocs de transactions en utilisant du matériel spécialisé de minage pour résoudre des problèmes mathématiques. Le mineur qui résout en premier ces problèmes gagne le droit d'ajouter son bloc à la blockchain et de recevoir une récompense de bloc. Cette récompense se compose de cryptomonnaies nouvellement créées plus les frais de transaction. Le montant de crypto inclus dans une récompense de bloc varie selon les réseaux. Dans le cas de Bitcoin, la récompense de bloc actuelle est de 6,25 BTC plus les frais de transaction (entre 2020 et 2024). Cependant, ce montant est réduit de 50 % tous les 210 000 blocs, soit environ tous les quatre ans, en raison du mécanisme de halving.
Qu'est-ce que la Preuve d'enjeu et comment fonctionne-t-elle ?
La PoS est un algorithme de consensus apparu en 2011 comme alternative viable aux algorithmes PoW, visant à résoudre les limites de scalabilité des réseaux PoW. La PoS est aujourd'hui le deuxième algorithme le plus populaire utilisé par des cryptomonnaies comme Cardano (ADA), Binance Coin (BNB) et Solana (SOL).
Bien qu'ils partagent l'objectif d'atteindre un consensus sur la blockchain, la PoS et la PoW adoptent des approches différentes pour sélectionner qui valide un bloc de transactions. Contrairement aux blockchains PoW, les blockchains PoS n'exigent pas que des mineurs se concurrencent pour le droit de valider un bloc. Au lieu de cela, les validateurs doivent disposer d'une quantité spécifique de pièces verrouillées dans un smart contract sur la blockchain pour être éligibles à la validation d'un bloc. Ce processus s'appelle le staking. Selon le réseau, le protocole sélectionne un validateur soit de manière aléatoire, soit en fonction de ses avoirs. Les validateurs reçoivent comme récompense une part des frais de transaction du bloc qu'ils ont validé. En règle générale, plus un validateur bloque de pièces, plus ses chances d'être sélectionné augmentent.
Différences entre PoW et PoS
Les mécanismes de consensus qui sécurisent le réseau blockchain, la PoW et la PoS, diffèrent dans la manière dont ils déterminent qui valide les nouvelles transactions. Une comparaison entre les deux est fournie ci-dessous :
Preuve de travail (PoW) | Preuve d'enjeu (PoS) | |
| Qui peut miner/valider des blocs ? | Les participants disposant d'une puissance de calcul plus élevée ont davantage de chances de miner un bloc. | Les participants ayant mis en jeu davantage de pièces ont davantage de chances de valider un nouveau bloc. |
| Comment un bloc est-il miné/validé ? | Les mineurs utilisent du matériel spécialisé, comme des ASIC, CPU et GPU, pour concourir à la résolution d'énigmes mathématiques. | Les validateurs doivent verrouiller un certain nombre de pièces dans un smart contract sur la blockchain. |
| Équipement de minage | Matériel spécialisé, comme ASIC, CPU et GPU | N'importe quel appareil connecté à Internet |
| Comment les récompenses sont-elles distribuées ? | Le premier mineur à résoudre l'énigme reçoit une récompense de bloc. | Les validateurs reçoivent une part des frais de transaction collectés sur le bloc qu'ils ont validé. |
| Comment le réseau est-il sécurisé ? | Plus la puissance de hachage est grande, plus le réseau est sécurisé. | Le staking verrouille des cryptos sur la blockchain pour sécuriser le réseau. |
La Preuve d'enjeu est-elle une meilleure solution ?
L'adoption de la PoS par Ethereum lors de sa mise à niveau ETH 2.0 a alimenté les débats sur sa supériorité par rapport à la PoW. Les partisans de la PoS soulignent ses avantages en termes de scalabilité et de rapidité des transactions et affirment qu'elle est moins nocive pour l'environnement que la PoW. Cependant, les défenseurs de la PoW soutiennent que la PoS doit encore démontrer pleinement son potentiel en matière de sécurité du réseau, étant donné que les réseaux PoW nécessitent des ressources importantes, ce qui les rend plus coûteux à attaquer. Avec le passage à la PoS, toute personne disposant d'au moins 32 ETH peut participer au staking et devenir validateur pour recevoir des récompenses.
Risque de centralisation
Le mécanisme de consensus Proof of Work oblige les mineurs à hacher les données des blocs jusqu'à trouver une solution valide, ce qui devient plus difficile et coûteux à mesure que la cryptomonnaie gagne en popularité. Les mineurs peuvent rejoindre des pools pour augmenter leurs chances d'obtenir la récompense de bloc. En mars 2023, les quatre principaux pools de minage contrôlaient 50 % de la puissance de hachage totale du Bitcoin. Cette concentration du pouvoir est une source d'inquiétude pour certains, car elle réduit la décentralisation du réseau.
Le mécanisme Proof of Stake remplace la puissance de minage par le staking, permettant aux individus de confirmer des transactions sans équipement spécialisé ni emplacement spécifique. Cependant, faire tourner un nœud validateur peut rester coûteux. Les utilisateurs peuvent staker des tokens derrière certains validateurs, de façon similaire aux pools de minage. Bien que la Proof of Stake soit plus accessible pour participer, elle peut néanmoins souffrir de problèmes de centralisation en raison de gros validateurs contrôlant une part significative des tokens stakés. Malgré ces défis, la PoW et la PoS visent toutes deux à maintenir un réseau sécurisé et décentralisé.
Risques de sécurité
Le risque d'une attaque à 51 % est présent dans les blockchains Proof of Work, où les quatre principaux pools de minage contrôlent environ 50 % de la puissance de hachage totale du Bitcoin. Ce type d'attaque implique que des acteurs malveillants ou des organisations prennent le contrôle de plus de 50 % de la puissance de hachage du réseau, ce qui pourrait permettre de contourner l'algorithme de consensus de la blockchain et de commettre des actes malveillants à des fins personnelles, comme la double dépense ou l'altération des enregistrements de transactions. Malgré ce risque, il est peu probable que cela se produise sur Bitcoin en raison de l'ampleur de son réseau.
D'autre part, une attaque à 51 % sur une blockchain Proof of Stake obligerait l'attaquant à posséder plus de 50 % des pièces du réseau, ce qui pourrait nécessiter l'achat de cryptos pour des montants valant des milliards de dollars. Cependant, cela reste peu probable, car la valeur des pièces stakées par l'attaquant chuterait drastiquement en cas de compromission du réseau. Par conséquent, une attaque à 51 % est peu probable sur une blockchain PoS, en particulier sur une blockchain à forte capitalisation.
Inconvénients de la Preuve d'enjeu
La Preuve d'enjeu est considérée comme une alternative à la Preuve de travail, mais elle présente aussi des inconvénients. Les validateurs qui disposent de plus d'actifs stakés ont de meilleures chances de valider le bloc suivant en raison du mécanisme de distribution des récompenses. Certains critiquent cela car cela peut conduire au « les riches s'enrichissent » et leur conférer des droits de gouvernance dans les blockchains PoS.
Il existe aussi des risques de sécurité pour les cryptos à faible capitalisation qui utilisent la PoS, car elles sont plus vulnérables aux attaques. Alors que des cryptomonnaies populaires comme l'ETH sont moins susceptibles d'être victimes d'une attaque à 51 %, des actifs numériques plus petits et de moindre valeur peuvent être ciblés. Des attaquants peuvent acquérir suffisamment de pièces pour prendre l'avantage sur d'autres validateurs et exploiter le système PoS en devenant fréquemment validateurs. Les récompenses qu'ils gagnent peuvent ensuite être utilisées pour staker davantage et augmenter leurs chances d'être sélectionnés lors du tour suivant.
Conclusion
Il est difficile de déterminer quel protocole de consensus est meilleur entre la Preuve de travail et la Preuve d'enjeu, car les deux ont leurs avantages et leurs inconvénients. Si la PoW est sécurisée et fiable, elle est aussi critiquée pour ses fortes émissions carbone liées au minage. Ethereum a récemment effectué la transition vers la PoS, perçue comme une alternative plus respectueuse de l'environnement. Par conséquent, il est probable que les nouveaux projets privilégient de plus en plus la PoS à l'avenir.